数字电子实习设计能显示小时分秒的数字钟.docx

1、数字电子实习设计能显示小时分秒的数字钟数字电子实习实习题目：报时式数字钟的设计指导教师：吴勇 马占辉 班 级：测控 08-2班 姓 名： 于国庆 学 号： 29号 目录1、 软件介绍3二、 设计任务与要求5三、 设计原理5四、 设计过程6五、 元器件清单13六、 实习心得14七、 参考文献16一、 软件介绍Max+plus开发软件是Altera公司自行设计的可编程逻辑器件的EDA开发工具。它是一种与器件结构无关的集成设计环境，提供了灵活和高效的界面，允许设计人员选择各种设计输入方法和工具，能够支持Altera公司的MAX、Classic、FLEX以及ACEX系列的PLD器件。Max+plus界

2、面友好，使用便捷，被誉为业界最易用易学的EDA软件。在Max+plus上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载整个流程，它提供了一种与结构无关的设计环境，是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。 Max+plus开发系统的特点 作为最为流行的EDA开发软件，Max+plus为设计人员提供的丰富功能、灵活的操作界面是其他同类软件无可比拟的。概括起来，此软件主要有以下几个特点: 1、支持多种操作平台 Max+plus开发软件可在基于windowsNT4.0、windows95、windows98、windows2000、操作系统下运行，也可在Sun SPARC Stat

3、ion、HP9000Series 700/800和IMB RISC System/6000工作站上运行。 2、提供开放性的界面 Max+plus支持与Cadence，Exemplarlogic，Mentor Graphics，Synplicty，Viewlogic和其它公司所提供的EDA工具接口。 3、与结构无关 Max+plus系统的核心Complier支持Altera公司的FLEX10K、FLEX8000、FLEX6000、MAX9000、MAX7000、MAX5000和Classic可编程逻辑器件，提供了世界上唯一真正与结构无关的可编程逻辑设计环境。 4、完全集成化 Max+plus的设

4、计输入、处理与较验功能全部集成在统一的开发环境下，这样可以加快动态调试、缩短开发周期。 5、丰富的设计库 Max+plus提供丰富的库单元供设计者调用，其中包括74系列的全部器件和多种特殊的逻辑功能（Macro-Function）以及新型的参数化的兆功能（Mage-Function）。 6、模块化工具 设计人员可以从各种设计输入、处理和较验选项中进行选择从而使设计环境用户化。 7、硬件描述语言（HDL） Max+plus软件支持各种HDL设计输入选项，包括VHDL、Verilog HDL和Altera自己的硬件描述语言AHDL。 此外此软件能直接阅读到芯片的功能:最直接的帮助来自于Max+pl

5、us的Help菜单。若需要某个特定项目的帮助信息，可以同+键或者选用工具栏中的快速帮助按钮“ ”。此时，鼠标变为带问号的箭头，点击“特定的项目”就可弹出相应的帮助信息。这里的“特定项目”，可以包含某个器件的图形、文本编辑中的单词，菜单选项，甚至可以是一个弹出的窗口。二、 设计任务与要求设计一台能显示小时，分，秒的数字钟。具体要求如下：1、 完成带时分秒显示的24H计时功能；2、 能完成整点报时功能，要求当数字钟的分和秒计数器计59MIN52S 时，驱动音响电路，四低一高，最后一声高音结束，整点时间到；3、 完成对“时”和“分”的校时，并能对秒计数器清零。三、 设计原理 该数字时钟由振荡器，分频

6、器，秒计数器，分计数器，小时计数器，校时电路，报时电路和显示电路等几部分组成。小时计数器有24h计时和12h计时两种，本时钟用的是24h计时。校时电路可对分，小时计数器进行校时，报时电路可对整点时间进行音响报时。应该将整个设计过程分成各个模块来设计，这样既能理清设计的思路，又能在出错是迅速找到错误根源并改正。小时计数器是一个24进制的计数器，利用一片74LS490和一些门电路构成一个24进制的计数器。分计数器是一个60进制的计数器，利用一片74LS490和一些门电路构成一个60进制的计数器。秒计数器设计同分计数器。显示电路由六位数码管构成。报时电路主要由高频和低频两个时钟脉冲组成。校时电路是通

7、过一些手动开关，门电路等组成的来控制分计数器，小时计数器的脉冲，以达到校时、校分的目的。四、 设计过程 打开MAX-PLUS2软件，它的快捷方式的图标是，在此环境下新建一个项目，当点新建图标时会出现如下图一所示对话框，我们先选择第一个，即Graphic Editor file, 图一 此环境是设计原理图的界面，然后开始进行自己的设计我做的是报时式数字钟的设计。选用了3片74490芯片引脚图和功能表如下：可以看出这是10进制的计数器，时钟脉冲是下降沿有效。 设计时钟的秒显示，如下图：如上图，Q0Q3是秒的个位，Q4-Q7是秒的十位， G2是为后续校时电路做准备的，由于74490时钟脉冲是下降沿有

8、效，并且只有秒的个位是8和9的时候Q3才是高电平，当个位向十位进位的时候只需要把Q3接在高位的时钟输入端2CLK，当秒的个位从9变0时Q3变会从高电平向低电平跳变一次，产生一个下降沿，这就会完成向高位的进位。由于秒是60进制的，并且此芯片是同步清零，清零端CLR高电平有效，所以当秒的十位是6的时刻应该把秒清零，而Q5和Q6是高电平时为6， Q5和Q6通过一个与门后产生高电平，把Q5和Q6通过一个与门连接到高位的清零端2CLR后，就完成了秒的清零设置。设计时钟的分显示，如下图：时钟的分钟显示是通过秒每到60的时候向分钟进位产生的，所以图中的YY端接在秒电路图中的Q5和Q6通过与门后的输出端。YY

9、旁边的非门是起直接产生下降沿的作用，因为时钟脉冲是下降沿有效，图中前边的非门也是此作用。小时的显示和分钟的相似，但当小时计到24时清零，如下图：校时电路如下图,用138译码器来实现，当A端输入是0时，对应的是小时的校对，当A端输入是1时对应的是分钟的校对。G1是设置校时的，当G1为1时，开始对电路进行校时，G2NB是对秒位的清零，电路正常计时是G1置0，G2NB置1。报时电路如下图，由于报时是在从59分51秒开始的，每隔一秒响一次，共响5次，前4次是低音，第五次是高音，低音高音是用频率来控制的高音的频率比低音的大。由于秒的十位5还有分位的59是确定的，1、3、5、7的二进制最低位都是1，因此，

10、可以把相应的位通过一个与门输出，再与Q3（9的二进制高位是1）相与，如果Q3对应的是1，是高音，如果Q3对应的是0，是低音，这样就完成了报时电路的设计。各个模块做完之后，就应该组合电路并且调试，组合后的完整电路图如下：连接好电路后，运行电路，对应的按钮是“”，点击后会出现下图编译没有错误，点击确定，然后点击Start，编译完成后，再新建一个波形仿真图，如图，选择下边的框后单击OK，之后保存文件。在文件的空白面单击鼠标右键选出所有的输入输出，设置时钟脉冲后点击按钮，把所有的输入设置好之后点击按钮，如果没有错误的话会直接显示波形。波形图如下：在电脑上调试好之后，就可以往机箱中下载了，在菜单中选下的

11、后再选下的设置保存之后把相应的引脚按照说明一次加入到芯片中，如下图：完事后就可以把它下载到试验箱上了，在试验箱上通过给相应的频率和按键，便完成了设计。五、 元件清单序号名称型号数量1芯片74LS49032三线八线译码器74LS13813两输入与非门NAND234非门NOT35两输入或门OR236七输入与非门NAND717两输入与门AND27六、 实习心得短短一周的实习结束了，在这一周的数字电子系统设计的实习中，我基本了解了报时式数字钟的设计原理，对Max+plusII软件的应用与基本设计方法有了基本认识，同时也学会了自己设计一些简单实用电路。总之这次实习中让我在实验技能方面的综合水平得到了一定

12、的提升。在这周我们对MAX-Plus2软件进行学习，并进行具体实习设计。第一天里，首先是老师为我们详细的介绍了本周的实习目的与实习要求，并简单介绍了MAX-Plus2软件的应用，接下来我们开始熟悉这个软件，熟悉这些元器件的具体应用，并能够连接简单的电路。下午老师又针对本周的设计要求进行了具体说明，于是我们就开始了复杂的设计过程。起初我对于这些设计题目可以说是很茫然，任何一个对于我来说都很难，于是我开始找一些参考书，看了一些相关的内容，有了一点思路。与同组的成员商量了一下，决定既然有实习这样一个机会，想挑战一下自己，要做就要尽力并争取做到最好。在设计中可以说遇到了很多困难，但是我觉得越是遇到困难

13、越要学会坚持，要保持冷静的头脑，把问题分成小块并一块一块的解决，同时现在并不是自己一个人在孤军奋战，在和同伴的讨论过程中我也学到了很多知识。于是我们按模块从计数模块、定时模块、控制模块、分频模块一步一步的往下做。无论到模块的分析设计还是到最后的模拟验证，我们都在有条不紊的进行中，因为我知道只有在每个部分确保没有错误的前提下，才能使最后的结果能正确通过。在设计过程中，我们也碰到了许多解决不了的问题，于是我们就请老师来指点迷津，每一次老师都很细心的为我们解答，从老师的指点中，我们也学到了一些知识，感谢老师多日来的耐心指导。在第三天的实习中，我们学习了如何将原理图通过实验箱进行实现。在实现过程中我们

14、依然遇到了许多问题。通过一步一步的改正，我们设计的结果终于大体完成了，电路基本实现的一些功能但是还有一部分没有体现出来，在原理图中没有问题，那就应该是硬件调试的问题了，如果时间在充裕一些的话，我一定会争取把它做出来的，并且保证每个功能都能实现，那才是我最高兴的时刻。不过四天的辛苦与努力，我们还是基本完成了实习要求。第五天我们进行了实习考核，考核时的任务是完成了，但我对自己还是有些不满意，没有达到我想想中的结果。后来我深刻的反思了一下：一个人之所以成功，是因为他成功于每个细节、成功于整个过程而不是最后的结果。自己不能为了最后的结果就忽略了其中的过程。每一个过程每一个步骤都要稳扎稳打，这才能对得起

15、自己。感谢老师一周以来，对我们的悉心教导，使我受益匪浅。以后还会遇到很多问题，希望能和老师多多沟通和探讨。现在学校实验室也在课余时间为同学开放了，我会好好珍惜和利用自己的课余时间，多做些设计实验来提高自己的专业技能。勤能补拙是良训，一分辛苦一分甜，我相信通过自己的努力，最后一定会享受到成功的喜悦的！七、参考文献【1】数字系统设计 邹彦等编著 北京：航空工业出版社 2007.2（第一版）【2】电子技术实验教程 林焕、周维芳、白庆华、曲萍萍编长春：吉林科学技术出版社 2006.12（第一版）【3】电子技术基础数字部分（第五版）康华光等 编著北京：高等教育出版社 2006.1【4】EDA技术实用教程 潘松编著科技出版社 2002【5】数字电路技术基础 阎石主编高等教育出版社 2001.1